Du sang universel à portée de microbiome

Stéphanie Lavaud

18 juin 2019

Canada — Alors que l’approvisionnement en sang pose problème dans de nombreux pays, y compris en France, des chercheurs de l’Université de Colombie Britannique (UBC) ont identifié des enzymes issues du microbiote humain capables de transformer des hématies du groupe A et B en groupe O, le phénotype de donneur universel, beaucoup plus efficacement que ce que l’on connaissait jusqu’à présent. Présentés fin 2018 lors du congrès de l’American Chemical Society, ces résultats viennent d’être publiés dans Nature Microbiology [1]. S’ils venaient à se concrétiser, ils permettraient de surmonter les freins liés au nécessaire appariement des groupes sanguins lors d’une transfusion et de pallier à la demande mondiale croissante d’approvisionnement en produits sanguins.

Convertir du sang de type A et B en type O pour le rendre universel

« Le groupe sanguin est déterminé par la présence d’antigènes à la surface des hématies, rappelle le chercheur et dernier auteur de l’article Stephen Withers dans un communiqué de l’UBC [2]. Le sang de groupe A possède l’antigène A, celui de type B l’antigène B, le groupe AB présente les deux antigènes et le groupe O n’en possède aucun. Les antigènes sont susceptibles de déclencher une réponse immunitaire s’ils sont étrangers au corps dans lequel ils sont transfusés, c’est ce qui explique pourquoi la recherche de compatibilité entre groupe sanguin avant de réaliser une transfusion est si importante ».

L’idée de convertir du sang de type A et B en type O, qui le rend universel, n’est pas nouvelle en soi : des chercheurs s’y sont attelés dès 1982. Mais il leur fallait trouver des enzymes qui soient à la fois suffisamment efficaces et sélectives, que sures et économiques. C’est aujourd’hui chose faite avec ces enzymes issues du microbiote humain 30 fois plus efficaces que celles identifiées précédemment. »

L’écologie à l’aide de la biologie

« Notre équipe s’est particulièrement intéressée aux enzymes qui nous permettent de supprimer les antigènes A et B des globules rouges, explique le chercheur Stephen Withers [3]. Si vous êtes capable de retirer ces antigènes, qui sont de simples sucres, alors vous pouvez convertir du sang de type A ou B en O ».
Pour ce faire et évaluer plus rapidement les enzymes susceptibles de représenter des candidats potentiels, Withers a collaboré avec ses collègues de l'Université de Colombie-Britannique utilisant la métagénomique dans des études sur l'écologie microbienne. « Avec la métagénomique, vous prenez tous les organismes d'un environnement et extrayez la totalité de l'ADN total de tous ces organismes mélangés », explique le scientifique canadien [3].

Avantage : l’étude d’un réseau de populations très vaste permet d’échantillonner les gènes de millions de micro-organismes sans recourir à des cultures individuelles. Les chercheurs utilisent ensuite E. coli pour sélectionner l'ADN contenant des gènes codant pour des enzymes capables de cliver les résidus de sucre. « C’est un moyen de sortir cette information génétique de l’environnement et de la mettre en laboratoire, puis de rechercher l’activité qui nous intéresse », commente-t-il.

Des enzymes 30 fois plus efficaces pour « dé-sucrer »

Au départ, l’équipe de Withers avait envisagé d’échantillonner l’ADN de moustiques et de sangsues, des organismes capables de dégrader le sang, mais a finalement découvert que le microbiome intestinal humain constituait un réservoir bien plus intéressant [3]. On trouve dans la paroi intestinale des protéines glycosylées, appelées mucines, qui fournissent des sucres qui servent à la fois de points d’attachement pour les bactéries intestinales et les nourrissent lorsqu’elles participent à la digestion. Or, il se trouve que certains des sucres de la mucine ont une structure similaire à celle des antigènes présents dans le sang de types A et B. Les chercheurs ont donc eu l’idée de rechercher les enzymes bactériennes capables de retirer ces sucres des mucines et ont découvert une nouvelle famille.

Après avoir produit ces enzymes bactériennes en quantité par clonage, les chercheurs ont ensuite constaté qu'elles étaient capables d’agir de façon similaire sur les antigènes du sang mais surtout 30 fois plus efficace pour éliminer les antigènes des globules rouges que celles qui avaient été préalablement identifiées.

Besoin croissant d’approvisionnement en sang

Aujourd’hui, Withers et ses collègues de l’UBC, le microbiologiste, Steven Hallam, et le pathologiste Jay Kizhakkedathu, ont déposé une demande de brevet pour ces nouvelles enzymes et espèrent pouvoir les tester à plus grande échelle, en prévision des essais cliniques [2].

En outre, le chercheur canadien envisage de mettre au point une technique d’ingénierie des protéines qui simule l’évolution naturelle afin de créer l’enzyme de « dé-sucrage » la plus efficace. « Je suis optimiste sur le fait que nous avons des candidats très intéressants pour ramener les dons de sang de types variés à un type commun », a déclaré Withers. « Bien sûr, il faudra passer par de nombreuses pistes cliniques pour s'assurer que cela n'aura pas de conséquences néfastes, mais cela semble très prometteur [3]. » 

Dans un contexte d’augmentation continue des besoins en approvisionnement en sang au niveau mondial du fait de la croissance démographique et de la fréquence des catastrophes naturelles, « nous espérons qu'un jour nous pourrons éventuellement rendre n'importe quel type de sang, de tissus ou d'organes donné, sans danger pour une utilisation par quiconque, quel que soit son type de sang », a déclaré Withers.

 

L'étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada.

 

 

 

 

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